JP2017208979A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆流防止用ダイオードおよびスイッチ素子の電流容量を低減できて部品コストの低減が図れる電源装置を提供する。【解決手段】昇圧回路が非昇圧モードの場合に、第２スイッチ素子をオン,オフする。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、例えば冷凍サイクルを有する空気調和機や熱源機等に搭載される電源装置に関する。

冷凍サイクルを有する空気調和機や熱源機等に搭載される電源装置は、交流電源の電圧を整流する整流回路、この整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路、この昇圧回路の出力電圧を所定周波数の交流電圧に変換して圧縮機モータに供給するインバータなどの負荷を含む。昇圧回路は、全波整流回路の出力端に接続されるリアクタおよびスイッチ素子の直列回路、スイッチ素子と負荷の間の通電路に設けた逆流防止用ダイオード、ダイオードの負荷側に接続された平滑用コンデンサを含み、スイッチ素子のオン,オフにより全波整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧モード、およびスイッチ素子のオフにより前記整流回路の出力電圧を昇圧せずに出力する非昇圧モードを有する。

逆流防止用ダイオードには、順方向に電流が流れると、順方向電圧が生じる。この順方向電圧は、昇圧回路の電力損失につながり、省エネルギー性の面で無視できない。

対策として、逆流防止用ダイオードよりも電力損失が少ない即ちオン抵抗値が小さいスイッチ素子（第２スイッチ素子という）を逆流防止用ダイオードに並列接続し、昇圧モードの場合に第２スイッチ素子をリアクタ側のスイッチ素子（第１スイッチ素子という）のオン時にオフしてオフ時にオンする、すなわち第１および第２スイッチ素子を相補的に動作させることにより、逆流防止用ダイオードに順方向電流が流れる期間を縮小して逆流防止用ダイオードによる電力損失を低減することが行われる。

特開２０１３−１９８２６７号公報

上記の電源装置では、例えばコンデンサの電圧が低下している状態で電源電圧が投入された場合など、電源からコンデンサに向かって大きな突入電流が流れる。

電源装置では、起動時には昇圧を行わないので、第1スイッチ素子はオフ状態にあり、第２スイッチ素子は、オン継続もしくはオフ継続となっている。このため、第２スイッチ素子がオフ継続した場合には、突入電流は、逆流防止用ダイオードに集中して流れる。一方、第２スイッチ素子がオン継続した場合には、突入電流は、第２スイッチ素子に集中して流れることになる。

この突入電流の集中による温度上昇による半導体素子の破壊を防止するため、逆流防止用ダイオードおよび／または第２スイッチ素子には、大きな電流容量、すなわち、高い使用温度範囲を持つ素子を採用する必要がある。ただし、この採用は、部品コストの上昇を招くという問題がある。

本発明の実施形態の目的は、逆流防止用ダイオードおよびスイッチ素子の電流容量を低減できる電源装置を提供することである。

請求項１の電源装置は、整流回路、昇圧回路、制御手段を備える。整流回路は、交流電圧を整流する。昇圧回路は、前記整流回路の出力端に接続されるリアクタおよび第１スイッチ素子の直列回路、この第１スイッチ素子に逆流防止用ダイオードを介して並列接続したコンデンサ、前記逆流防止用ダイオードに並列接続した第２スイッチ素子を含み、前記第１スイッチ素子のオン,オフとこの第１スイッチ素子のオン,オフとは逆位相の前記第２スイッチ素子のオン,オフにより前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧モード、および前記第１スイッチ素子のオフにより前記整流回路の出力電圧を昇圧せずに出力する非昇圧モードを有する。制御手段は、前記昇圧回路が非昇圧モードの場合に前記第２スイッチ素子をオン,オフする。

各実施形態の構成を示すブロック図。 第１実施形態の制御を示すフローチャート。 第１実施形態におけるリアクタ電流Ｉａ，駆動信号Ｓ２，スイッチ素子ＳＷ２に流れる電流Ｉａ１，逆流防止用ダイオードに流れる電流Ｉａ２の波形を示す図。 第２実施形態の制御を示すフローチャート。 第２実施形態における突入電流発生時のリアクタ電流Ｉａ，スイッチ素子ＳＷ２の素子温度推定値Ｗｘ，駆動信号Ｓ２，スイッチ素子ＳＷ２に流れる電流Ｉａ１，逆流防止用ダイオードに流れる電流Ｉａ２の波形を示す図。 第２実施形態における安定運転時のリアクタ電流Ｉａ，スイッチ素子ＳＷ２の素子温度推定値Ｗｘ，駆動信号Ｓ２，スイッチ素子ＳＷ２に流れる電流Ｉａ１，逆流防止用ダイオードに流れる電流Ｉａ２の波形を示す図。 各実施形態の変形例の構成を示す図。

［１］第１実施形態
第１実施形態として、冷凍サイクルを有する空気調和機に搭載される電源装置を例に説明する。
図１に示すように、三相交流電源１にダイオードブリッジの全波整流回路２が接続され、その全波整流回路２の出力端に昇圧回路１０が接続されている。全波整流回路２は、三相交流電圧を整流する。

昇圧回路１０は、全波整流回路２の出力端に接続されるリアクタ１１およびスイッチ素子（第１スイッチ素子）ＳＷ１の直列回路、インバータ２０（負荷）とスイッチ素子ＳＷ１との間の通電路に設けられた逆流防止用ダイオードＤ２、この逆流防止用ダイオードＤ２に並列接続されたスイッチ素子（第２スイッチ）ＳＷ２、負荷であるインバータ２０に並列に接続されたコンデンサ（電解コンデンサ）を含み、スイッチ素子ＳＷ１のオン,オフ（断続オン）とこのスイッチ素子ＳＷ１のオン,オフとは逆位相のスイッチ素子ＳＷ２のオン,オフ（断続オン）により全波整流回路２の出力電圧（直流電圧）を昇圧する昇圧モード、およびスイッチ素子ＳＷ１のオフを継続させ、スイッチ素子ＳＷ２を所定の周期でオン，オフさせて全波整流回路２の出力電圧を昇圧せずに出力する非昇圧モードを有する。スイッチ素子ＳＷ１を下相側スイッチ素子、スイッチ素子ＳＷ２を上相側スイッチ素子ともいう。

スイッチ素子ＳＷ１は、素子本体と逆並列接続された寄生ダイオードＤ１を含むオン抵抗の小さい半導体スイッチ素子たとえばスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴであり、コントローラ３０から供給される駆動信号Ｓ１によってオン，オフ駆動される。スイッチ素子ＳＷ２は、素子本体と逆並列接続された寄生ダイオードＤ２を含み、オン時にドレイン・ソース間の双方向に電流が流れる双方向性を有し、かつオン時の電力損失が寄生ダイオードＤ２の順方向の電圧降下による電力損失より小さくなる半導体スイッチ素子、たとえばスイッチ素子ＳＷ１と同様にオン抵抗の小さいスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴであり、コントローラ３０から供給される駆動信号Ｓ２によってスイッチ素子ＳＷ１のオン，オフとは逆位相でオン，オフ駆動される。このスイッチ素子ＳＷ２の寄生ダイオードＤ２が、そのまま上記逆流防止用ダイオードＤ２として用いられている。

インバータ２０は、昇圧回路１０の出力電圧をスイッチングにより交流電圧に変換し、それをモータ２１への駆動電力として出力する。モータ２１は、圧縮機２２の駆動用モータであって、誘導性負荷であるところの例えばブラシレスＤＣモータであり、インバータ２０の出力により動作する。

圧縮機２２は、冷媒を吸込んで圧縮し吐出する。この圧縮機２２の冷媒吐出口に四方弁２３を介して室外熱交換器２４の一端が接続され、その室外熱交換器２４の他端が膨張弁２５を介して室内熱交換器２６の一端に接続される。室内熱交換器２６の他端は、四方弁２３を介して圧縮機２２の冷媒吸込口に接続される。これら圧縮機２２、四方弁２３、室外熱交換器２４、膨張弁２５、室内熱交換器２６により、空気調和機のヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。図１中の矢印は、冷房時の冷媒の流れを示し、圧縮機から吐出した高温冷媒は、室内熱交換器２６で吸熱して室内を冷却し、室外熱交換器２４で放熱する。すなわち、室内熱交換器２６は吸熱器となり、室外熱交換器２４は放熱器となる。四方弁２３を反転すれば、冷媒の流れが反対となり暖房運転ができる。この場合、室内熱交換器２６で放熱して室内を暖め、室外熱交換器２４で吸熱することになる。

昇圧回路１０において、リアクタ１１とスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２との間の通電路に、リアクタ１１に流れる電流（瞬時値；リアクタ電流という）Ｉａを検知する電流センサ１３が配置されている。インバータ２０とモータ２１との間の通電路に、モータ２１に流れる電流（相巻線電流）を検知する電流センサ２７が配置されている。これら電流センサ１３，２７の検知結果がコントローラ３０に供給されるとともに、昇圧回路１０の出力電圧（コンデンサ１２の両端間電圧）Ｖｄｃがコントローラ３０で検出される。

コントローラ３０は、昇圧制御部，インバータ制御部，目標値設定部などを含む。昇圧制御部は、昇圧回路１０の出力電圧Ｖｄｃが目標値設定部で設定される目標値Ｖｄｃrefとなるように、昇圧回路１０のスイッチングをパルス幅変調（ＰＷＭ）制御するもので、スイッチ素子ＳＷ１，Ｗ２に対するスイッチング用のパルス状の駆動信号Ｓ１，Ｓ２を出力する。

具体的には、昇圧制御部は、目標値Ｖｄｃrefが所定値以上（高・中負荷時）の場合は昇圧回路１０を昇圧モードで動作させるべく駆動信号Ｓ１，Ｓ２を出力し、目標値Ｖｄｃrefが所定値未満（低負荷時）の場合は昇圧回路１０を非昇圧モードで動作させるべく駆動信号Ｓ１，Ｓ２を出力する。

そして、昇圧モードでは、スイッチ素子ＳＷ１のオン,オフとこのスイッチ素子ＳＷ１のオン,オフとは逆位相のスイッチ素子ＳＷ２のオン,オフで動作するが、より厳密に説明すると、スイッチ素子ＳＷ１がオフからオンに切換わる前にスイッチ素子ＳＷ２がオンからオフに切換わるように、つまりスイッチ素子ＳＷ１がオフからオンに切換わるタイミングとスイッチ素子ＳＷ２がオンからオフに切換わるタイミングとの間に両スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が共にオフ状態となるいわゆるデッドタイムが確保されるように、かつスイッチ素子ＳＷ１がオンからオフに切換わった後でスイッチ素子ＳＷ２がオフからオンに切換わるように、つまりスイッチ素子ＳＷ１がオンからオフに切換わるタイミングとスイッチ素子ＳＷ２がオフからオンに切換わるタイミングとの間に両スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が共にオフ状態となるいわゆるデッドタイムが確保されるように、駆動信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。

また、非昇圧モードの場合、昇圧制御部は、スイッチ素子ＳＷ１を継続的にオフしてスイッチ素子ＳＷ２を継続的にオンさせる従来の制御とは異なり、スイッチ素子ＳＷ２を所定のオン,オフデューティでオン,オフする。所定のオン,オフデューティとは、逆流防止用ダイオードＤ２の電流容量に応じたオン,オフデューティであって、逆流防止用ダイオードＤ２の電流容量が小さいほど、スイッチ素子ＳＷ１のオン期間が長くなるように設定される。換言すれば、スイッチ素子ＳＷ２のオン,オフデューティは、逆流防止用ダイオードＤ２の電流容量が大きいほど、スイッチ素子ＳＷ１のオン期間が短くなるように設定される。

コントローラ３０のインバータ制御部は、電流センサ２７の検知電流（モータ電流）からモータ２１の速度（回転速度）を推定し、その推定速度が負荷（冷凍負荷）の大きさに対応する目標速度となるようにインバータ２０のスイッチングをＰＷＭ制御する。コントローラ３０の目標値設定部は、インバータ２０の出力電圧が上記目標速度を得るのに必要な最低限の昇圧回路１０の出力電圧Ｖｄｃを目標値Ｖｄｃrefとして設定する。

上記全波整流回路２、昇圧回路１０、電流センサ１３、インバータ２０、電流センサ２７、およびコントローラ３０などにより、本実施形態の電源装置が構成されている。

つぎに、コントローラ３０が実行する制御を図２のフローチャートおよび図３の電流波形を参照しながら説明する。
コントローラ３０は、昇圧回路１０を非昇圧モードで動作させる場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、駆動信号Ｓ１を論理“０”レベルに設定してスイッチ素子ＳＷ１をオフし（ステップＳＴ２）、駆動信号Ｓ２を論理“０”レベルと論理“１”レベルに交互に設定してスイッチ素子ＳＷ２のオン,オフを繰返す（ステップＳＴ３）。

リアクタ１１からコンデンサ１２に向かうリアクタ電流Ｉａは、スイッチ素子ＳＷ２がオンしている期間はスイッチ素子ＳＷ２の素子本体にＩａ１として流れ、スイッチ素子ＳＷ２がオフしている期間は逆流防止用ダイオードＤ２にＩａ２として流れる。近接した時間帯の電流Ｉａ１と電流Ｉａ２はほぼ同じ大きさとなる。

このため、電源電圧の投入時や電源電圧の一時的な低下状態からの復帰時等の非昇圧モードで図３に示すような大きなリアクタ電流Ｉａいわゆる突入電流が生じた場合、その突入電流はスイッチ素子ＳＷ２の素子本体と逆流防止用ダイオードＤ２とに交互に分流して流れる。突入電流がスイッチ素子ＳＷ２の素子本体および逆流防止用ダイオードＤ２のいずれか一方に集中して流れることはない。よって、スイッチ素子ＳＷ２の素子本体および逆流防止用ダイオードＤ２の電流容量をそれぞれ小さく抑えることができる。ひいては、スイッチ素子ＳＷ２および逆流防止用ダイオードＤ２の採用に関わる部品コストの低減が図れる。

しかも、スイッチ素子ＳＷ２のオン,オフデューティを逆流防止用ダイオードＤ２の電流容量に応じて設定するので、スイッチ素子ＳＷ２がオフして逆流防止用ダイオードＤ２に電流Ｉａ２が流れる期間を、電流Ｉａ２の積算値が逆流防止用ダイオードＤ２の電流容量に満たない範囲で最大限に設定できる。これに伴い、スイッチ素子ＳＷ２がオンしてその素子本体に電流Ｉａ１が流れる期間をできるだけ短縮できる。スイッチ素子ＳＷ２のコスト低減に大きく貢献できる。

［２］第２実施形態
第２実施形態について説明する。コントローラ３０の昇圧制御部は、昇圧回路１０を非昇圧モードで動作させる場合に、スイッチ素子ＳＷ２をオンしてそのスイッチ素子ＳＷ２の素子本体の温度（℃）を電流センサ１３の検知電流（リアクタ電流）Ｉａとスイッチ素子ＳＷ２の素子本体の単位時間の放熱特性とに基づく後述の演算により推定し、この推定結果である素子温度推定値Ｗｘが所定値Ｗｘｓに達した場合にスイッチ素子ＳＷ２をオフする。また、スイッチ素子ＳＷ２をオフした後、素子温度推定値Ｗｘが所定値“Ｗｘｓ-α”以下に低下すれば、再びスイッチ素子ＳＷ２をオンする。ここでは、αは、頻繁にスイッチ素子ＳＷ２のオン、オフを繰り返さないためのヒステリシス幅であり、余裕を見て大きな値が設定される。

なお、本実施形態においては、逆流防止用ダイオードＤ２は、スイッチ素子ＳＷ２の寄生ダイオードを流用するのではなく、寄生ダイオードよりも電圧降下が少ない単一のダイオード素子が用いられる。

コントローラ３０は、素子温度推定値Ｗｘを次のように算出する。電流センサ１３の検知電流（リアクタ電流）Ｉａに対応する素子本体の発熱量ｆ（Ｉａ）を例えば内部メモリのデータテーブルから求め、求めた発熱量ｆ（Ｉａ）の時間積分値Ｆから、素子本体の単位時間の放熱値Ｇに時間ｔを乗算した値を差し引くことで素子本体の保有熱量Ｈを計算し、この保有熱量Ｈを温度に換算することで素子温度推定値Ｗｘを求める。なお、高い推定精度を求める場合は、素子本体の周囲温度（環境温度ともいう）Ｔを測定し、その周囲温度Ｔの関数を素子本体の単位時間当たりの放熱量Ｇとする。この場合の計算は「Ｈ（ｔ）＝Ｆ−Ｇ（Ｔ）×ｔ」となり、これを温度に換算することで素子温度推定値Ｗｘを求める。

他の構成は第１実施形態と同じである。以下、コントローラ３０が実行する制御を図４のフローチャートおよび図５の電流波形を参照しながら説明する。

電源投入時（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、フラグｆを初期値の“０”に設定する（ステップＳＴ１２）。ここでフラグｆはスイッチ素子ＳＷ２をオンさせるか否かを判別するための識別子であり、ｆ＝“１”であればスイッチ素子ＳＷ２をオフさせ、ｆ＝“０”であればスイッチ素子ＳＷ２をオンさせることになる。

昇圧回路１０を非昇圧モードで動作させる場合（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、駆動信号Ｓ１を論理“０”レベルに設定してスイッチ素子ＳＷ１をオフする（ステップＳＴ１４）。そして、コントローラ３０は、フラグｆが初期値の“０”であることから（ステップＳＴ１５のＹＥＳ）、駆動信号Ｓ２を論理“１”レベルに設定してスイッチ素子ＳＷ２をオンする（ステップＳＴ１６）。この場合、リアクタ１１からコンデンサ１２に向かうリアクタ電流Ｉａは、スイッチ素子ＳＷ２の素子本体にＩａ１として流れる。逆流防止用ダイオードＤ２に流れる電流Ｉａ２は零となる。

続いて、コントローラ３０は、スイッチ素子ＳＷ２の素子温度推定値Ｗｘを電流センサ１３の検知電流（リアクタ電流）Ｉａから算出し（ステップＳＴ１７）、算出した素子温度推定値Ｗｘと予め定めた所定値Ｗｘｓとを比較する（ステップＳＴ１８）。突入電流のような大きな電流がスイッチ素子ＳＷ２の素子本体に流れていない場合、素子温度推定値Ｗｘは所定値Ｗｘｓ未満である（ステップＳＴ１８のＮＯ）。この場合、コントローラ３０は、フラグｆが“１”であるか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。この時点ではまだフラグｆが“０”なので（ステップＳＴ１９のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップＳＴ１３に戻って非昇圧モードであるか否かを判定する。依然として非昇圧モードであれば（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、算出した素子温度推定値Ｗｘが所定値Ｗｘｓ以上となる（ステップＳＴ１８のＹＥＳ）までステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１９を繰り返す。

電源投入時など、図５に示す大きなリアクタ電流Ｉａいわゆる突入電流が生じることがある。突入電流が生じたときにスイッチ素子ＳＷ２がオンしていると、その突入電流はスイッチ素子ＳＷ２の素子本体に集中して流れる。これに伴い、スイッチ素子ＳＷ２の素子本体の温度が急激に増加していく。素子温度推定値Ｗｘが所定値Ｗｘｓに達しないうちは（ステップＳＴ１８のＮＯ）、コントローラ３０は、上記ステップＳＴ１９からステップＳＴ１３に戻るループを繰り返すが、素子温度推定値Ｗｘが増加して所定値Ｗｘｓに達した時点（ステップＳＴ１８のＹＥＳ）で、コントローラ３０は、素子温度推定値Ｗｘがこれ以上はスイッチ素子ＳＷ２の温度が許容できない状態近づいているとの判断の下に、駆動信号Ｓ２を論理“０”レベルに設定してスイッチ素子ＳＷ２をオフし（ステップＳＴ２２）し、フラグｆに“１”をセット（ステップＳＴ２３）してステップＳＴ１１に戻る。スイッチ素子ＳＷ２がオフすると、リアクタ１１からコンデンサ１２に向かうリアクタ電流Ｉａは、逆流防止用ダイオードＤ２に電流Ｉａ２として流れる。スイッチ素子ＳＷ２の素子本体に流れる電流Ｉａ１は零となるので、スイッチ素子ＳＷ２の温度が自然放熱によって低下していく。

その結果、素子温度推定値Ｗｘが所定値Ｗｘｓ未満に低下した場合（ステップＳＴ１８のＮＯ）、コントローラ３０は、フラグｆが“１”であるか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。この時点ではステップＳＴ２３でフラグｆが“１”にセットされているので（ステップＳＴ１９のＹＥＳ）、コントローラ３０は、素子温度推定値Ｗｘとヒステリシス幅αが含まれる所定値“Ｗｘｓ−α”とを比較する（ステップＳＴ２０）。素子温度推定値Ｗｘが所定値“Ｗｘｓ−α”より高ければ（ステップＳＴ２０のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップＳＴ１７の素子温度推定値Ｗｘの算出に戻る。素子温度推定値Ｗｘが所定値“Ｗｘｓ−α”以下に低下した場合（ステップＳＴ２０のＹＥＳ）、コントローラ３０は、スイッチ素子ＳＷ２にリアクタ電流Ｉａを流しても問題ないとの判断の下に、フラグｆを“０”に設定し（ステップＳＴ２１）、最初のステップＳＴ１１からの処理を繰り返す。続く、ステップＳＴ１１では、電源投入時ではない（ステップＳＴ１１のＮＯ）ので、依然として非昇圧モードであれば（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、スイッチ素子ＳＷ１のオフを維持しつつ（ステップＳＴ１４）、フラグｆが“０”であることに基づいてスイッチ素子ＳＷ２をオンし且つ素子温度推定値Ｗｘする（ステップＳＴ１５のＹＥＳ，ステップＳＴ１６，ステップＳＴ１７）。

この結果、素子温度推定値Ｗｘが所定値Ｗｘｓ以上となった後は、素子温度推定値Ｗｘが所定値“Ｗｘｓ-α”に低下するまでは、スイッチ素子ＳＷ２のオフが維持され、頻繁なスイッチ素子ＳＷ２のオン，オフの切り替えが発生しない、すなわち、ヒステリシスが設定されることになる。

図６を用いて素子温度推定値Ｗｘが所定値Ｗｘｓを超えた後、素子温度推定値Ｗｘ≦所定値（Ｗｘｓ-α）となった場合の状態を説明する。リアクタ電流Ｉａは突入電流が流れきった後の定常状態となっており、通常の運転電流が安定して流れている。スイッチ素子ＳＷ２は、オフとなっているため、素子温度推定値Ｗｘが、徐々に低下してくる。そして、素子温度推定値Ｗｘが、所定値（Ｗｘｓ-α）以下となると、信号Ｓ２が１となってスイッチ素子ＳＷ２がオンする。スイッチ素子がＳＷ２がオンするまでは、リアクタ電流Ｉａは、電流Ｉａ２として逆流防止用ダイオードに流れているが、スイッチ素子ＳＷ２がオンすると、リアクタ電流Ｉａは、そのほとんどが、電流Ｉａ１としてスイッチ素子ＳＷ２に流れる。リアクタには既に突入電流は流れていないため、スイッチ素子ＳＷ２がオンしても、通常の運転電流Ｉａ１が流れるのみであり、この程度の電流では、スイッチ素子ＳＷ２の発熱量は大きくない。したがって、スイッチ素子ＳＷ２がオンした後は、素子温度推定値Ｗｘが若干上昇するが、所定値Ｗｘｓを超えることなく低い温度で安定し、スイッチ素子ＳＷ２のオンを継続することができ、高効率の運転が可能である。

なお、ステップＳＴ１３において、負荷への供給電流が増加し、非昇圧モードでなくなっていれば（ステップＳＴ１３のＮＯ）、昇圧モードに変更し、スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ２とを交互に所定デューティーでオン、オフする昇圧制御（ステップＳＴ２４）へと移行する。

以上のように、突入電流を先ずはスイッチ素子ＳＷ２の素子本体に流し、スイッチ素子ＳＷ２の温度上昇が、素子の許容範囲を超える前に、スイッチ素子ＳＷ２をオフして逆流防止用ダイオードＤ２に流すことにより、逆流防止用ダイオードＤ２およびスイッチ素子ＳＷ２の素子本体のそれぞれの破壊を未然に防止しながら、逆流防止用ダイオードＤ２およびスイッチ素子ＳＷ２の素子本体の電流容量を小さく抑えることができる。逆流防止用ダイオードＤ２およびスイッチ素子ＳＷ２の素子本体の採用に関わる部品コストの低減が図れる。

また、第１の実施形態のようにスイッチ素子ＳＷ２のオン,オフを繰返さないので、スイッチング損失を低減できるという効果も奏する。

［３］各実施形態の変形例
第１および第２実施形態において、図７に示すように、スイッチ素子ＳＷ２に代えて、スイッチ素子（前段スイッチ素子）ＳＷ２とスイッチ素子（後段スイッチ素子）ＳＷ３との直列回路を設け、その直列回路に逆流防止用ダイオードＤ４を並列接続する構成としてもよい。

スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ３は駆動信号Ｓ２により互いに同期してオン,オフ動作する。スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ３の直列回路は、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ３を互いに逆方向に直列接続したもので、スイッチ素子ＳＷ３の寄生ダイオードＤ３の逆回復電流を抑制する高効率スイッチング回路を逆流防止用ダイオードＤ４と共に形成している。高効率スイッチング回路は、特開2015-156795号公報に記載されている半導体スイッチ回路に相当するもので、スイッチ素子ＳＷ３の寄生ダイオード（還流ダイオードともいう）Ｄ３の逆回復電流を効果的に抑制することで、損失の低減およびスイッチング速度の高速化を実現する。この高効率スイッチング回路を採用することにより、上記各実施形態よりもより高い効率を得ることができる。

上記各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、三相交流電源１を単相交流電源としても良い。また、これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…三相交流電源、２…全波整流回路、１０…昇圧回路、１１…リアクタ、１２…コンデンサ、１３…電流センサ、Ｄ２…逆流阻止用ダイオード、ＳＷ１…スイッチ素子（第１スイッチ素子）、ＳＷ２…スイッチ素子（第２スイッチ素子）、２０…インバータ、３０…コントローラ

Claims (3)

1. 交流電圧を整流する整流回路と、
   前記整流回路の出力端に接続されるリアクタおよび第１スイッチ素子の直列回路、この第１スイッチ素子に逆流防止用ダイオードを介して並列接続したコンデンサ、前記逆流防止用ダイオードに並列接続した第２スイッチ素子を含み、前記第１スイッチ素子のオン,オフとこの第１スイッチ素子のオン,オフとは逆位相の前記第２スイッチ素子のオン,オフにより前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧モード、および前記第１スイッチ素子のオフにより前記整流回路の出力電圧を昇圧せずに出力する非昇圧モードを有する昇圧回路と、
   前記昇圧回路が非昇圧モードの場合に前記第２スイッチ素子をオン,オフする制御手段と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記制御手段は、前記昇圧回路が非昇圧モードの場合に、前記逆流防止用ダイオードの電流容量に応じたオン,オフデューティで前記第２スイッチ素子をオン,オフする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記リアクタに流れる電流を検知する電流検知手段、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記昇圧回路が非昇圧モードの場合に、前記第２スイッチ素子をオンしてその第２スイッチ素子における素子温度推定値を前記電流検知手段の検知電流から算出し、算出した素子温度推定値が所定値に達した場合に前記第２スイッチ素子をオフする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

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